專(zhuān)利名稱(chēng):一種基于d-s證據(jù)理論的設(shè)備故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種設(shè)備故障診斷,特別涉及一種基于D-S證據(jù)理論的設(shè)備故障診斷方法。
背景技術(shù):
20世紀(jì)以來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)等的高速發(fā)展,機(jī)械設(shè)備的可用性,可靠性, 安全性的問(wèn)題日益突出,促進(jìn)了人們對(duì)機(jī)械故障診斷技術(shù)的研究。
最早期,診斷技術(shù)主要依賴(lài)于該領(lǐng)域個(gè)體專(zhuān)家單純的依靠感官獲取設(shè)備的狀態(tài)信息,憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)作出判斷。真正意義上的設(shè)備故障診斷技術(shù)是20世紀(jì)50年代以后才發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù),它是隨著計(jì)算機(jī)在工業(yè)信號(hào)處理、工業(yè)控制方面的應(yīng)用而逐步發(fā)展和完善。在設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展的初期,專(zhuān)家將故障發(fā)生時(shí)的相關(guān)參數(shù)記錄下來(lái),組合成診斷知識(shí)表的方式來(lái)分析故障。隨著診斷技術(shù)的發(fā)展,專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊理論、灰色理論以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,逐步由淺到深地去把握故障診斷規(guī)律,使診斷技術(shù)的自動(dòng)化水平不斷提高,診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性和置信度也不斷提高。
目前迅速發(fā)展的數(shù)據(jù)融合技術(shù)是一種智能診斷技術(shù),它有利用各個(gè)數(shù)據(jù)源之間包含的冗余和互補(bǔ)的信息的優(yōu)點(diǎn),可以提高系統(tǒng)決策的準(zhǔn)確性和魯棒性,從而為設(shè)備故障診斷率的提聞提供了一條有效的途徑。
汽輪機(jī)是工業(yè)領(lǐng)域中的一組重要設(shè)備,尤其在電力工業(yè)中。然而汽輪機(jī)組結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的復(fù)雜性,特殊性和運(yùn)行環(huán)境,汽輪機(jī)組有著故障率較高,故障危險(xiǎn)性高等缺點(diǎn)。因此, 汽輪機(jī)組的故障診斷一直是故障診斷技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。
然而汽輪機(jī)故障征兆與故障之間的映射關(guān)系復(fù)雜,故障的漸進(jìn)性和突發(fā)性,一般的數(shù)據(jù)挖掘方法不能滿足診斷汽輪機(jī)的故障。許多條件的改變,如蒸汽溫度過(guò)高或過(guò)低,都將給安全生產(chǎn)帶來(lái)不利影響。當(dāng)前傳統(tǒng)的故障診斷方法只是通過(guò)一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)判據(jù)來(lái)完成的,要用這種傳統(tǒng)的故障診斷方法來(lái)診斷復(fù)雜的汽輪機(jī)系統(tǒng)就顯的不足,因此需要一種新的方法來(lái)對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行可靠的故障診斷。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)汽輪機(jī)故障征兆與故障之間的映射關(guān)系復(fù)雜,現(xiàn)有的診斷方法局限性無(wú)法有效診斷故障的問(wèn)題,提出了一種基于D-S證據(jù)理論的設(shè)備故障診斷方法,利用D-S 證據(jù)理論可以處理不確定信息的能力,在現(xiàn)已有診斷方法的基礎(chǔ)上,提出了一種綜合各種診斷結(jié)果的方法,并由此得出診斷結(jié)論。能夠提高設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確率。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于D-S證據(jù)理論的設(shè)備故障診斷方法,包括如下具體步驟1)故障特征集的建立對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷,首先要通過(guò)故障類(lèi)型及故障征兆的分析, 建立設(shè)備的故障特征集;2)不同方法的故障診斷在建立了故障征兆集后,采用不同的診斷方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立的故障診斷,可以采用的診斷方法包括各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法,基于灰色理論的方法, 基于粗糖集和支持向量機(jī)的方法;3)基于D-S證據(jù)理論的診斷結(jié)果判定在應(yīng)用不同方法對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷后,對(duì)各方法的診斷結(jié)果進(jìn)行綜合,步驟如下A :根據(jù)不同診斷方法的結(jié)果,構(gòu)造D-S證據(jù)理論的基本概率分配函數(shù),構(gòu)造方法如下面公式所示 身蟲(chóng)—J其中i表示第i種診斷方法,j第j種故障類(lèi)型,Ci (J)表示應(yīng)用第i種診斷方法對(duì)于第J種故障類(lèi)型做出的診斷結(jié)果,表示第i種診斷方法的可靠性系數(shù),可通過(guò)計(jì)算獨(dú)立使用該方法進(jìn)行故障診斷時(shí)的正確率來(lái)得到;B :在得到了不同診斷方法對(duì)于不同故障類(lèi)型的基本概率分配函數(shù)之后,應(yīng)用D-S融合規(guī)則對(duì)各種方法得到的診斷結(jié)果進(jìn)行綜合;C :在計(jì)算得出各種診斷方法的綜合診斷結(jié)果后,根據(jù)具體應(yīng)用時(shí)的判別準(zhǔn)則,可以得到故障診斷的最終結(jié)果。
所述步驟3)中對(duì)各方法的診斷結(jié)果進(jìn)行綜合步驟C中的判別準(zhǔn)則可以是故障的輸出值是所有故障輸出值中的最大值;故障的輸出值大于預(yù)先設(shè)定的閾值;規(guī)定和其它各故障輸出值的差值范圍。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明基于D-S證據(jù)理論的設(shè)備故障診斷方法,在已有診斷方法的基礎(chǔ)上,提出了綜合各種方法診斷結(jié)果的策略,在提高診斷結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí), 具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的顯著特點(diǎn)。根據(jù)該方法可以單獨(dú)編寫(xiě)診斷模塊,嵌入已有的設(shè)備故障診斷軟件,而不需要對(duì)軟件結(jié)構(gòu)做出調(diào)整。該方法除應(yīng)用于汽輪發(fā)電機(jī)組外,也可廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)械、船舶等各領(lǐng)域的設(shè)備故障診斷當(dāng)中,為設(shè)備故障診斷提供了一種準(zhǔn)確高效低成本的方法。通過(guò)對(duì)設(shè)備故障的準(zhǔn)確診斷,可以達(dá)到提高設(shè)備運(yùn)行可靠性、降低設(shè)備維修費(fèi)用的目的。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明主要以基于D-S證據(jù)理論的故障診斷策略為核心。汽輪發(fā)電機(jī)組故障發(fā)生的原因是多方面的,作為傳遞數(shù)據(jù)信息的傳感器的可靠性受到各種因素的影響,而且各種診斷方法都存在一定的局限性,這就導(dǎo)致診斷結(jié)果不夠準(zhǔn)確。為了提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性, 可以從信號(hào)提取方式、故障診斷方法等角度進(jìn)行改進(jìn)。
一、故障特征集的建立故障診斷是通過(guò)研究故障與征兆(特征元素)之間的關(guān)系來(lái)判斷設(shè)備狀態(tài)的。對(duì)于一個(gè)具體的故障類(lèi)型,關(guān)心的問(wèn)題只要有兩個(gè)方面一個(gè)是這種故障通過(guò)哪些物理參量表現(xiàn)出來(lái);另一個(gè)是各個(gè)物理參量之關(guān)系的強(qiáng)弱情況。只有那些與故障類(lèi)型關(guān)系密切,對(duì)故障靈敏可靠的物理參量才能用于故障診斷。在設(shè)備故障診斷領(lǐng)域,將這些對(duì)故障靈敏、穩(wěn)定可靠的物理參量成為故障特征參量,又成為故障特征信號(hào)。所以對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷,首先要通過(guò)故障類(lèi)型及故障征兆的分析,建立設(shè)備的故障特征集。
二、不同方法的故障診斷在建立了故障征兆集后,可以采用不同的診斷方法進(jìn)行故障診斷。為了能夠采用D-S 證據(jù)理論對(duì)各種方法的診斷結(jié)果進(jìn)行融合,需要確保各種方法是獨(dú)立對(duì)設(shè)備進(jìn)行診斷的。 這里可以采用的診斷方法,包括各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法,基于灰色理論的方法,基于粗糙集和支持向量機(jī)的方法等。
三、基于D-S證據(jù)理論的診斷結(jié)果判定在應(yīng)用不同方法對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷后,可采用以下步驟對(duì)各方法的診斷結(jié)果進(jìn)行綜合,并給出判定結(jié)果步驟I :根據(jù)不同診斷方法的結(jié)果,構(gòu)造D-S證據(jù)理論的基本概率分配函數(shù)。構(gòu)造方法如公式(I)所示
權(quán)利要求
1.一種基于D-S證據(jù)理論的設(shè)備故障診斷方法,其特征在于,包括如下具體步驟 1)故障特征集的建立對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷,首先要通過(guò)故障類(lèi)型及故障征兆的分析,建立設(shè)備的故障特征集; 2)不同方法的故障診斷在建立了故障征兆集后,采用不同的診斷方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立的故障診斷,可以采用的診斷方法包括各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法,基于灰色理論的方法,基于粗糖集和支持向量機(jī)的方法; 3)基于D-S證據(jù)理論的診斷結(jié)果判定在應(yīng)用不同方法對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行診斷后,對(duì)各方法的診斷結(jié)果進(jìn)行綜合,步驟如下 A :根據(jù)不同診斷方法的結(jié)果,構(gòu)造D-S證據(jù)理論的基本概率分配函數(shù),構(gòu)造方法如下面公式所示 其中i表示第i種診斷方法,j第j種故障類(lèi)型,Ci (J)表示應(yīng)用第i種診斷方法對(duì)于第J種故障類(lèi)型做出的診斷結(jié)果,表示第i種診斷方法的可靠性系數(shù),可通過(guò)計(jì)算獨(dú)立使用該方法進(jìn)行故障診斷時(shí)的正確率來(lái)得到; B :在得到了不同診斷方法對(duì)于不同故障類(lèi)型的基本概率分配函數(shù)之后,應(yīng)用D-S融合規(guī)則對(duì)各種方法得到的診斷結(jié)果進(jìn)行綜合; C :在計(jì)算得出各種診斷方法的綜合診斷結(jié)果后,根據(jù)具體應(yīng)用時(shí)的判別準(zhǔn)則,得到故障診斷的最終結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于D-S證據(jù)理論的設(shè)備故障診斷方法,其特征在于,所述步驟3)中對(duì)各方法的診斷結(jié)果進(jìn)行綜合步驟C中的判別準(zhǔn)則可以是 故障的輸出值是所有故障輸出值中的最大值;故障的輸出值大于預(yù)設(shè)定的閾值;規(guī)定和其它各故障輸出值的差值范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于D-S證據(jù)理論的設(shè)備故障診斷方法,先建立故障特征集,然后用各種診斷方法對(duì)設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立的故障診斷,基于D-S證據(jù)理論對(duì)各方法的診斷結(jié)果進(jìn)行綜合,得到故障診斷的最終結(jié)果。此方法在已有診斷方法的基礎(chǔ)上,提出了綜合各種方法診斷結(jié)果的策略,在提高診斷結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí),具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。根據(jù)該方法可以單獨(dú)編寫(xiě)診斷模塊,嵌入已有的設(shè)備故障診斷軟件,而不需要對(duì)軟件結(jié)構(gòu)做出調(diào)整。該方法除應(yīng)用于汽輪發(fā)電機(jī)組外,也可廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)械、船舶等各領(lǐng)域的設(shè)備故障診斷當(dāng)中,為設(shè)備故障診斷提供了一種準(zhǔn)確高效低成本的方法。通過(guò)對(duì)設(shè)備故障的準(zhǔn)確診斷,可以達(dá)到提高設(shè)備運(yùn)行可靠性、降低設(shè)備維修費(fèi)用的目的。
文檔編號(hào)G01M15/00GK102928231SQ201210451139
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者夏飛, 張 浩, 彭道剛, 李輝, 馬青云, 黃恒孜, 錢(qián)玉良, 權(quán)亞蕾 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院